Российские ученые Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН (Черноголовка), Института физики и технологий Уральского федерального университета и Института физики металлов им. М.Н. Михеева Уральского отделения РАН (Екатеринбург) нашли способ повысить стабильность перовскитных солнечных элементов, критически важных для космических применений.
Выяснилось, что частичное замещение свинца на германий в кристаллической решетке создает механизм самоорганизующейся пассивации дефектов. Это кардинально повышает устойчивость материала к свету и радиации.
При встраивании в кристаллическую решетку перовскита германий окисляется, работая как встроенный механизм легирования и позволяя тонко настраивать электронные свойства для повышения эффективности. Ключевым открытием стала двойная роль германия:
- при малых концентрациях (до 5%) германий встраивается в решетку,
при больших — образует на поверхности защитный слой GeI₂, который запечатывает дефекты.
В частности, добавка всего 1% германия в стабильный состав Cs0.12FA0.88PbI3 значительно улучшила фотостабильность. Пленки сохраняли свойства после 2000 часов освещения. Более того, германий изменил морфологию пленок, уменьшив размер кристаллитов. Это привело к уникальному эффекту: при облучении продукты разложения мигрировали на обширные границы зерен, залечивая дефекты и даже усиливая свечение материала. Исследование показывает, что германий радикально меняет свойства материала, наделяя его устойчивостью к свету и радиации. Работа опубликована в Journal of Alloys and Compounds.
Ранее Наука Mail писала о том, что уральские ученые собрали уникальную базу данных с характеристиками перовскитных солнечных элементов.
